Повышение безопасности магистральных нефтепроводов на участках пересечений с активными тектоническими разломами

• Автор: Сущев, Тимофей Сергеевич
• Шифр специальности: 25.00.19, 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ НА УЧАСТКАХ АКТИВНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ.

1.1 Оценка возможных опасностей при пересечении нефтепроводами участков с активными тектоническими разломами.
1.2 Существующие методы расчета напряженнодеформированного состояния на участках сейсмических воздействий
1.3 Анализ существующих технических решений по обеспечению безопасности нефтепроводов в зонах разломов.

1.4 Анализ методов оценки риска аварий на нефтепроводах.

Выводы по главе 1

Глава 2 РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА РАСЧЕТА НЕФТЕПРОВОДА НА ПРОЧНОСТЬ В ЗОНАХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ
2.1 Формулировка метода.
2.2 Программная реализация метода расчета.
2.2.1 Модели материалов и грунтов.
2.2.1.1 Упругопластическая модель сталей
2.2.1.2 Модели грунтовых сред.
2.2.2 Алгоритм метода расчета.
2.3 Моделирование динамики трубопровода при сейсмическом воздействии в зоне вертикального разлома
Выводы по главе 2.
Глава 3 РАЗВИТИЕ НОРМАТИВНОМЕТОДИЧЕСКОЙ БАЗЫ И ОБОСНОВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ НЕФТЕПРОВОДОВ НА УЧАСТКАХ
АКТИВНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ
3.1 Развитие нормативнометодической базы
3. 1. Разработка квазидинамического метода расчета нефтепровода на прочность в зонах тектонических разломов на основе существующей нормативнометодической базы
3.1.2 Исследование влияния основных показателей разлома, сейсмического воздействия и нефтепровода на напряженнодеформированное состояние участка трубопровода
3.2 Обоснование рекомендаций по повышению безопасности нефтепроводов на участках активных тектонических разломов
3.2.1 Увеличение прочности труб
3.2.2 Возведение траншей с пологими
откосами.
3.2.3 Установка дополнительной запорной арматуры по границам участков тектонических разломов
Выводы по главе 3
Глава 4 АНАЛИЗ РИСКА АВАРИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ В ЗОНАХ АКТИВНЫХТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ.
4.1 Развитие методов анализа риска аварий и оценки эффективности мероприятий по повышению безопасности магистральных нефтепроводов на участках тектонических разломов.
4.1.1 Развитие методов анализа риска аварий магистральных нефтепроводов на участках тектонических разломов.
4.1.2 Методы оценки эффективности мероприятий по повышению безопасности магистральных нефтепроводов на участках тектони ческих разломов
4.2 Анализ эффективности решений по обеспечению безопасности участка нефтепровода Восточная Сибирь Тихий океан на примере ЮжноЯкугского разлома.
4.2.1 Оценка количества опасных веществ, участвующих в аварии
в зоне ЮжноЯкутского разлом.
4.2.2 Оценка площадей загрязнения при разливе нефти
4.2.3 Оценка возможного ущерба.
4.2.4 Оценка риска аварий
4.3 Оценка эффективности рекомендаций по повышению безопасности нефтепровода ВСТО на примере участка ЮжноЯкутского разлома
Выводы по главе 4
Основные выводы
Список использованной литерату ры
Условные обозначения
АВБ аварийновосстановительная бригада ЛТР активный тектонический разлом
ВСТО магистральный нефтепровод Восточная Сибирь Тихий океан
ГИС географическая информационная система
ЛС лазерное сканирование
МП магистральный нефтепровод
МТ магистральный трубопровод
НДС напряженнодеформированное состояние
ОСР общее сейсмическое районирование
ТЭК топливноэнергетический комплекс
УПТ увеличение прочности трубы
ЧС чрезвычайная ситуация
ВВЕДЕНИЕ
Система магистрального трубопроводного транспорта нефти является главной составляющей инфраструктуры российского нефтяного рынка. Она обеспечивает транспортировку нефти из районов ее добычи на нефтеперерабатывающие предприятия и пункты выхода на экспорт. Наличие надежного трубопроводного транспорта имеет важное значение не только для реализации экономического потенциала нефтяной отрасли, но и является весьма весомым вкладом в обесценение энергетической безопасности любого государства, в первую очередь России, в связи с удаленностью основных нефтяных месторождений от промышленных центров 8.
Надежность функционирования такой сложной технической системы, как магистральный нефтепровод, определяется целым рядом факторов, одним из которых является исключение либо максимально возможное снижение последствий негативных воздействий как техногенных и природных, так и антропогенных.
Исследованию воздействия опасностей на нефтепроводы, разработке методов расчта на прочность, смягчения последствий и снижения рисков посвящены работы отечественных учных Лзмстова Х.А. 3, 4, Айнбиндсра А.Б. 5, Александрова 7, Гумерова А.Г. , , Гумерова , Зайнуллина , Зарипова I3 5,
Иванцова О.М. , Идрисова Р.Х. , Коробкова Г.Е. 4, Коршака , Котляревского В.А. , Кузсева И.Р. 0, Ларионова В.И. , Лисанова М.В. ,, Лурье М.В. , Мазура И.И. , Матлашева И.А. 4 Мусаева В.К. , Новослова В.Ф. ЮГ, Тугунова П.И. 1, Хренова 2, Чичелова В.А. 6 и др.
При выборе трасс нефте и газопроводов часто не удастся избежать пересечения с активными разломами, по которым при землетрясениях возможны смещения до нескольких метров, представляющие существенную опасность для трубопроводов.
Строительство трубопроводной системы Восточная Сибирь Тихий океан осуществляется именно в таких сложных природных условиях. Значительная часть трассы нефтепровода прокладывается в зонах воздействия опасных природных явлений и процессов, высокую опасность из которых представляют сейсмические воздействия. Трасса нефтепровода прокладывается в малообжитых и труднодоступных районах восточной части России, которая, помимо всего прочего, является также малоизученной, в том числе и в сейсмическом отношении.
Сложность условий строительства и реализации технических решений предопределили необходимость расширения нормативной базы. С этой целью для магистрального нефтепровода Восточная Сибирь Тихий океан разработаны специальные нормы проектирования и строительства, а также специальные технические решения по прокладке нефтепровода ВСТО на участках многолетнемерзлых грунтов и высокой сейсмичности, которые были реализованы.
В то же время участки нефтепровода ВСТО, прокладываемые в районах повышенной сейсмичности Байкальской рифтовой зоны, ввиду высокой сейсмоопасности и малоизученности района, требуют дополнительных исследований с точки зрения оценки полноты реализованных при строительстве компенсационных мероприятий в местах возможных воздействий активных тектонических разломов.
Для оценки опасности возможного разрушения участков трубопровода, проложенных в зонах предполагаемых АТР, выполнена оценка комплексного риска, которая учитывает сейсмическое воздействие с одновременным смещением примыкающих блоков земной коры по тектоническим разломам, объемы утечек нефти при возможных авариях и ее распределение в окружающей среде, показатели технологического, экологического и индивидуалыюго рисков с выделением наиболее слабых мест.
Актуальность


Исследование влияния основных показателей разлома, сейсмического воздействия и нефтепровода на напряженнодеформированное состояние участка трубопровода. Развитие методов анализа риска аварий магистральных нефтепроводов на участках тектонических разломов. ЮжноЯкутского разлом. Динамический метод и программные средства расчета нефтепровода на прочность в зоне тектонических разломов. Квазидинамический метод и программные средства расчета нефтепровода па прочность в зоне тектонических разломов. Рекомендации по повышению безопасности нефтепроводов в зоне разлома. Методы анализа риска аварий и оценки эффективности рекомендаций по защите нефтепровода в зонах активных тектонических разломов. Решение основных задач базировалось на современных методах механики разрушения, упругопластических моделях материала труб и грунта. Личный вклад автора. Автором выявлены основные закономерности, учитывающие динамику трубопровода при смещении плит земной коры в зоне разлома с учетом сейсмического воздействия и эксплуатационные характеристики трубопровода разработаны алгоритмы и программные средства. Значимость для практики заключается в разработке алгоритмов, программных средств, рекомендаций по повышению безопасности нефтепроводов на участках пересечения с активными тектоническими разломами. Результаты диссертационной работы использовались при разработке проектов строительства магистрального нефтепровода ВСТО1. Апробация работы. Всероссийской научной конференции пос. Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа Уфа, ИПТЭР, .